RU2234792C2 - Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты - Google Patents
Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234792C2 RU2234792C2 RU2002115051/09A RU2002115051A RU2234792C2 RU 2234792 C2 RU2234792 C2 RU 2234792C2 RU 2002115051/09 A RU2002115051/09 A RU 2002115051/09A RU 2002115051 A RU2002115051 A RU 2002115051A RU 2234792 C2 RU2234792 C2 RU 2234792C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- output
- frequency
- control unit
- converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Предложен способ преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида, частоты и устройство для его реализации. Способ позволяет получить на выходе напряжение требуемого (программируемого) вида улучшенной формы и расширить диапазон выходных напряжений и мощности. Сущность изобретения заключается в том, что постоянное напряжение преобразовывается в высокочастотное переменное, выпрямляется, сглаживается и выходным инвертором преобразовывается в напряжение требуемого вида. При формировании синусоидального напряжения (как частный случай) силовые ключи выходного инвертора переключаются в моменты перехода тока через ноль, что позволяет использовать низкочастотные однооперационные полупроводниковые приборы, допускающие последовательно-параллельное включение, и реализовать частотно-регулируемый электропривод с рабочими напряжениями 6 кВ и более. Изобретение может быть использовано в системах вторичного электропитания, в силовых модуляторах систем автоматики и радиотехнической аппаратуры, низковольтного и высоковольтного электропривода. Технический результат - повышение кпд. 2 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах вторичного электропитания, в силовых модуляторах систем автоматики и радиотехнической аппаратуры, низковольтного и высоковольтного электропривода.
Известен способ преобразования постоянного напряжения в переменное (синусоидальное) [1., стр.196, рис.5.9 в, г], заключающийся в том, что постоянное напряжение на входе преобразовывают в промежуточное импульсное (однополярные импульсы в пределах полупериода выходного напряжения) напряжение высокой частоты необходимого уровня, затем демодулируют и фильтруют на выходе. Форма выходного напряжения обеспечивается синхронным управлением входного преобразователя и демодулятора по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по закону функции построения.
Недостатками данного способа являются:
- технические трудности в трансформировании однополярного импульсного напряжения высокой частоты в пределах полупериода выходного напряжения (значительное подмагничивание магнитопровода трансформатора), что требует изготовления трансформатора с зазором и, как следствие, увеличение габаритов (массы), потерь, значительное ограничение мощности;
импульсное напряжение на демодуляторе затрудняет практическую реализацию в области средних напряжений и невыполнимо в области высоких напряжений (6-10 кВ и более). Снижение скорости нарастания напряжения на демодуляторе потребует уменьшения частоты преобразования и, как следствие, снижение точности формирования выходного напряжения и увеличение габаритов (массы), снижение кпд.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ преобразования постоянного напряжения в переменное синусоидальное [1., стр.196, рис.5.9 а, б], заключающийся в том, что постоянное напряжение на входе преобразовывают в промежуточное переменное высокой частоты необходимого уровня, затем демодулируют и фильтруют на выходе. Форма выходного напряжения обеспечивается управлением демодулятором по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по закону функции построения с частотой входного преобразователя.
Недостатком данного способа является то, что демодулятор находится под воздействием импульсного напряжения с крутыми фронтами нарастания, что затрудняет практическую реализацию в области средних напряжений и невыполнимо в области высоких напряжений (6-10 кВ и более). Снижение скорости нарастания напряжения на демодуляторе потребует уменьшения частоты преобразования и, как следствие, снижение точности формирования выходного напряжения и увеличение габаритов (массы), снижение кпд.
Известен преобразователь постоянного напряжения заданной формы [2], содержащий задающий генератор, связанный с управляющими переходами ключевых транзисторов N широтно-импульсных преобразователей, по входу соединенных параллельно, по выходу - последовательно, а выход последних через демодулятор и узел обратной связи подключен к одному из входов элемента сравнения, три нуль-органа, источник воспроизводимого канала.
Однако известный преобразователь характеризуется недостаточной точностью формирования выходного напряжения, ограниченным диапазоном выходного напряжения и повышенными потерями в широтно-импульсных преобразователях и демодуляторе.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению (прототипом) является преобразователь с переменным выходным напряжением ступенчатой формы [3], который содержит блок управления, выходы которого соединены с управляющими входами двух управляемых источников переменного напряжения. На выходе каждого из этих источников включены выпрямители. Выходы выпрямителей соединены согласно последовательно и подключены к цепи питания выходного инвертора, выход которого соединен с выходными выводами преобразователя.
Недостатками устройства являются ограниченный диапазон, низкие точность формирования и стабильность выходного напряжения, невозможность формирования напряжения требуемого вида, дополнительные потери в выпрямителях, включенных последовательно.
Задачей изобретения является преобразование напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида - переменное асимметричное, синусоидальное, пульсирующее или постоянное (положительной или отрицательной полярности).
Техническим результатом является:
- расширение функциональных возможностей (увеличение диапазона выходных напряжений, увеличение мощности);
- повышение точности формирования выходного напряжения;
- повышение кпд.
Поставленная задача решается с помощью способа преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты, основанного на преобразовании постоянного напряжения в переменное высокочастотное по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ) по функции напряжения требуемого вида и частоты, а затем преобразовывают в однополярное, фильтруют и демодулируют в напряжение требуемого вида и частоты.
Способ преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты реализуется с помощью устройства преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты, содержащего выходной инвертор, преобразователь постоянного напряжения в переменное, выход которого соединен со входом выпрямителя, а управляющие входы подключены к соответствующим выходам блока управления, выход выпрямителя подключен ко входу сглаживающего фильтра, выход которого соединен с цепью питания выходного инвертора, входы управления которого подключены к блоку управления, а выход по цепи обратной связи соединен с блоком управления.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства преобразования постоянного напряжения в напряжение требуемого вида и частоты, а на фиг.2 - временные диаграммы напряжений, поясняющие его работу.
Преобразователь (фиг.1) содержит блок управления 1, выходы которого соединены с управляющими входами двухтактного преобразователя напряжения 2. На выходе двухтактного преобразователя напряжения 2 включен выпрямитель 3. Выход выпрямителя 3 подключен ко входу сглаживающего фильтра 4, выход которого подключен к цепи питания выходного инвертора 5, выход последнего соединен с выходными выводами преобразователя и по цепи обратной связи с блоком управления 1.
Способ реализуется с помощью устройства следующим образом.
Блок управления 1 представляет собой микроконтроллер, имеющий в своем составе блок программного управления, широтно-импульсные модуляторы, аналого-цифровой преобразователь. На выходе блока управления 1 формируются модулированные по ширине импульсы синхронизации Uупр1, Uупр2 двухтактного преобразователя 2, период которых определяет частоту преобразования преобразователя 2, а закон модулирования - вид выходного напряжения (фиг.2 - U) осуществляется программно. С выхода преобразователя 2 выходное двухполярное напряжение Uвых1 поступает на вход выпрямителя 3. После выпрямления напряжение Uвых2 поступает на вход сглаживающего фильтра 4, дроссель которого работает в режиме непрерывного тока, что обеспечивает непрерывность тока в пределах полупериода частоты синхронизации двухтактного преобразователя 2. На выходе сглаживающего фильтра 4 однополярное напряжение Uвых3 приобретает форму в соответствии с законом модуляции. С выхода сглаживающего фильтра 4 напряжение поступает в цепь питания выходного инвертора 5. Ключи выходного инвертора 5 переключаются по сигналам управления Uупр3 в моменты времени, когда ток равен нулю, определяя полярность выходного напряжения, и формируют выходное напряжение Uвых4.
Таким образом, переключение силовых ключей в моменты времени, когда ток равен нулю, исключает динамические потери, что повышает кпд преобразователя в целом, а также позволяет использовать в качестве ключей выходного инвертора однооперационные полупроводниковые приборы, которые допускают параллельное и последовательное включение, а это позволяет расширить диапазон выходных напряжений и мощности. Стабильность и точность формирования выходного напряжения обеспечивается обратной связью.
Источники информации
1. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М.: Энергоатомиздат, 1986, - 376 с.
2. А.с. № 847461 (СССР). Преобразователь постоянного напряжения заданной формы. В.А. Алексеев, А.С. Морозов, А.К. Мусолин.
3. А.с. № 1176431 (СССР). Преобразователь с выходным переменным напряжением ступенчатой формы. В.Ф. Ожиганов, Г.Н. Бахмач, Д.М. Кузнецов.
Claims (1)
- Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида, частоты, содержащее выходной инвертор, преобразователь постоянного напряжения в переменное, выход которого соединен со входом выпрямителя, а управляющие входы подключены к соответствующим выходам блока управления, а цепь питания выходного инвертора подключена к выходу выпрямителя, отличающееся тем, что в него дополнительно введен сглаживающий фильтр, вход которого соединен с выходом выпрямителя, а выход - с цепью питания выходного инвертора, входы управления которого подключены к блоку управления, а выход по цепи обратной связи соединен с блоком управления, причем блок управления представляет собой микроконтроллер, имеющий в своем составе блок программного управления, широтно-импульсные модуляторы, аналого-цифровой преобразователь.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115051/09A RU2234792C2 (ru) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002115051/09A RU2234792C2 (ru) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002115051A RU2002115051A (ru) | 2004-02-10 |
| RU2234792C2 true RU2234792C2 (ru) | 2004-08-20 |
Family
ID=33412529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002115051/09A RU2234792C2 (ru) | 2002-06-06 | 2002-06-06 | Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2234792C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518525C2 (ru) * | 2008-06-06 | 2014-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Драйвер светодиодной лампы и способ |
-
2002
- 2002-06-06 RU RU2002115051/09A patent/RU2234792C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518525C2 (ru) * | 2008-06-06 | 2014-06-10 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Драйвер светодиодной лампы и способ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2002115051A (ru) | 2004-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bac et al. | A SiC-based matrix converter topology for inductive power transfer system | |
| US4885675A (en) | Transformer isolated AC to DC power conditioner with resistive input current | |
| US8503204B2 (en) | Power converter circuit | |
| WO1997047070A1 (en) | Ac/ac converter | |
| US9979321B2 (en) | N-sine wave inverter | |
| Holtz et al. | Reduced harmonics PWM controlled line-side converter for electric drives | |
| US9214864B2 (en) | Switch mode power supply with switchable output voltage polarity | |
| US6643156B2 (en) | Transformerless two-phase inverter | |
| RU2234792C2 (ru) | Устройство преобразования напряжения постоянного тока в напряжение требуемого вида и частоты | |
| CN104852557A (zh) | 应用于功率变换器的数模混合移相倍频调制方法 | |
| KR0155248B1 (ko) | 변형된 정현파 출력 3상 인버터를 이용한 가변형 고전압 대출력 안정화 직류 전원 장치 | |
| RU2231902C2 (ru) | Способ функционального преобразования напряжения любого вида в напряжение требуемого вида с функцией регулирования и устройство для его осуществления | |
| RU2234791C1 (ru) | Преобразователь постоянного напряжения в переменное | |
| Islam et al. | AC sine wave generation by using SPWM inverter | |
| US6816394B2 (en) | Approximated sinusoidal waveform inverter | |
| Wang | Nonlinear-controlled strategy for soft-switched series-resonant DC/AC inverter without auxiliary switches | |
| Koizumi | Delta-sigma modulated Class D series resonant converter | |
| CN110071644B (zh) | 一种谐振变换器 | |
| EP4362314A1 (en) | Power conversion device and apparatus | |
| RU2110136C1 (ru) | Способ широтно-импульсного регулирования напряжения на выходе сетевого преобразователя | |
| Thangaprakash et al. | Analysis of advanced pulse-width modulation schemes for Z-source inverters | |
| RU2444834C1 (ru) | Способ управления двухзвенным преобразователем частоты | |
| RU2155365C2 (ru) | Способ регулирования переменного напряжения | |
| Thangaprakash et al. | Integrated control algorithm for an effective control of Z-source inverter using modified voltage space vector | |
| Patel et al. | DSP based digital controller for high voltage SMPS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100607 |